مقارنة تقنية التخزين بالهواء المضغوط و بطاريات حمض الرصاص التقليدية و تحديد فترة الاسترداد و التكاليف الرأس مالية لكل منهما

قارن باحثون من جامعة الشارقة في الإمارات العربية المتحدة بين إمكانيات استخدام تقنية تخزين الطاقة بالهواء المضغوط (CAES) و بين تقنية التخزين ببطاريات حمض الرصاص التقليدية. حيث وجدوا أن التخزين بالبطاريات CAES يتفوق بعدد من المزايا التشغيلية على أنظمة التخزين الكهروكيميائية.

قام الباحثون بدراسة العديد من الخواص والمميزات لكلا النوعين من التقنية أهمها الأداء من حيث الطاقة المخزنة لكل متر مكعب ، والتكاليف ، وفترة الاسترداد. وتم جميع ذلك بعمل دراسة تطبيقية على كل نوع من الأنواع بشكل منفصل.

يتكون نظام التخزين بالهواء المضغوط  CAES من محرك هواء متصل بمولد تيار متردد ثلاثي الطور يزود 380 فولت و 5 أمبير. وقد تم التوصيل خلال التجربة إما مباشرة أو من خلال علب تروس لتسريع 1: 2 أو 1: 4 لمقارنة سرعة الشحن والتفريغ و جودة الطاقة الناتجة. يحتوي النظام أيضًا على مبادل حراري بدائي – حلقة أنبوب في حمام مائي – للتحكم في درجة حرارة الهواء ، مما يؤثر على كثافة الهواء بشكل كبير ، و يؤدي إلى تحسين كفاءة النظام. اختبر العلماء محركين مختلفين بقوة 5 حصان و 9 حصان على التوالي.

في حين كانت مواصفات بطارية الرصاص كتالي 12 فولت و 70 أمبير وهي مصنعة وتابعة لشركة Incoe ومقرها الولايات المتحدة ، و قد تم توصيلها عبر عاكس 600 وات من خلال دائرة انعكاس إلى نفس الأحمال الذي يتم الاختبار عليها في التجربة.

تم قياس أداء تقنيتي التخزين من حيث الطاقة المخزنة لكل متر مكعب والتكاليف وفترة الاسترداد. و أوضح الباحثون أنه من أجل تقييم أداء النظام ، يتم تشغيل ثلاث أحمال ، مروحة 6 وات ، ومصباح 100 وات ، ومثقاب بقدرة 250 وات. تم أيضًا إجراء شرط عدم التحميل لتحديد السعة الكاملة للنظام ومقارنتها بالحسابات النظرية من حيث الجهد ووقت التفريغ.

وأوضح الأكاديميون أن جودة الطاقة المتولدة من محرك الهواء للمولد ، والذي يتم تنشيطه بدوره بواسطة الطاقة الحركية القادمة من أسطوانات تخزين الهواء في نظام CAES ، يتم توفيرها من خلال الحفاظ على التشغيل عند السرعة الدورانية المقدرة للمولد في من أجل تلبية الحد الأدنى من جهد الخرج وتردد التشغيل الذي سيتم توفيره في النهاية للمستخدمين النهائيين.

وفقًا لحساباتهم ، كانت كفاءة الشحن والتفريغ خلال عملية المحاكاة لتقنية التخزين بالهواء المضغوط  قرابة  86.6 ٪  ولكن عند القيام بالتجارب العملية كانت الكفاءة حوالي 60٪. وفي ما يخص فترة الاسترداد لنظام تخزين بالبطارية وصلت ل 3-5 سنوات أما تقنية التخزين بالهواء المضغوط وصلت لحوالي سنة إلى سنتين.

و في مقارنة التكلفة ، نظر الباحثون أن تقنية التخزين بالهواء المضغوط CAES بقدرة 840 كيلو وات في الساعة / 3.5 كيلو وات وصلت ل 23780 دولارًا. في حين كلفت مبلغ 130307 دولارًا  بقدرة إجمالية  1400 كيلو وات في الساعة متصلة بعاكس بطارية 3.5 كيلو وات.

و وجد الباحثون أن العوامل الرئيسية لتعزيز كفاءة الشحن والتفريغ في تقنية التخزين بالهواء المضغوط تتمثل في  إدخال ضغط ثابت لمحركات الهواء ، وإدارة حرارية أفضل لدرجة حرارة الهواء ، وربط أكثر من خزان واحد في النظام وتشغيلها في سلسلة أو جنبًا إلى جنب الحصول على محرك / مولد هوائي كوحدة واحدة للتغلب على الخسائر الميكانيكية.

تعتبر هذه الخطوة بداية رائعة لتقديم مزيد من التحاليل والتقييمات لتقنيات المختلفة مع الاحتياج مستقبلا لعمل دراسات وتجارب أكثر دقة وشمولية. 

لمعرفة المزيد عن نتائج الدراسة يمكنكم الاطلاع عليها عبر الرابط